Autoimmundiagnostik. Was bringt die Zukunft

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1 Autoimmundiagnostik Medizinische Universität Wien Was bringt die Zukunft Günter Steiner Universitätsklinik für Innere Medizin III Medizinische Universität Wien Ludwig Boltzmann Cluster Rheumatologie, Balneologie und Rehabilitation Ludwig Boltzmann Cluster

2 Fragestellungen und Herausforderungen Standardisierung von Autoantikörpern Internationale Standards nur für RF und anti-dna definiert, provisorische Standards für anti-cardiolipin Die seronegativen PatientInnen Prävalenz diagnostisch wertvoller Autoantikörper <<100% Viele PatientInnen sind in den etablierten Testsystemen negativ Prognostik AutoAk als prognostische Marker, Vorhersagen über Krankheitsverlauf und Therapie-Erfolg Früh- und Prä-Diagnostik Identifizierung gesunder Risikopersonen Behandlung bei (oder sogar vor?) Krankheitsausbruch

3 Comparison of Immunoenzymatic Methods for the Detection of ACPA Bizzaro et al, Clin Chem RA Patients, 128 disease and 74 healthy controls Manufacturer Antigen Specificity (%) Sensitivity (%) Sensitivity at 98% spec PhaDia CCP Euroimmun CCP Axis-Shield CCP Eurodiagnostica CCP Inova CCP Inova CCP Problem Kein internationaler Standard für ACPA Hersteller benutzen unterschiedliche Einheiten und Cut-offs

4 Standardisierung von ACPA (Anti-Citrullinated Protein Antibodies) The IUIS/WHO/AF/CDC Committee for the Standardization of Autoantibodies in Rheumatic and Related Diseases has authorized Euro-Diagnostica to organize an inter-lab study on a new anti-ccp international standard. Participating countries (10 labs) Austria, Brazil, Canada, Denmark, Germany, Italy (2), Israel, Mexico, UK Standard serum (2 vials) and anti-ccp kits distributed to all labs Serum to be measured A: Vial 1 in two-fold serial dilutions (1:50 1:800) assay linearity B: Both vials 16-times at 1:50 dilution intra-assay variance

5 ACPA Standardisierung Intra- and Inter-Assay Varianz des anti-ccp ELISAs Units/ml Lab 1 Lab 2 Lab 3 Lab 4 Lab 5 Lab 6 Lab 7 Lab 8 Lab 9 Lab 10 Overall results of both vials (mean + SD): U/ml

6 Autoantikörper Hohe Spezifität-geringe Sensitivität Antigen Diagnose Prävalenz dsdna SLE 40-60% Sm SLE 10-15% ribosomales RNP SLE 5-7% Ro (60 kd) SLE 50-60% Topoisomerase I Sklerodermie 25-40% RNA Polymerase III Sklerodermie 8-15% Zentromer (CENP-B) Sklerodermie (lim.) 70-90% His trna Synthetase (Jo1) PM/DM 25-30% Proteinase 3 M. Wegener 80-90% ACPA (anti-ccp) RA (Frühphase) 45-55% Rheumafaktor RA (Frühphase) 50-60%

7 Probleme der Myositis Serologie Myositis-spezifische AK trna Synthetasen (Jo1, PL7, PL12) Mi-2 SRP Myositis-assoziierte AK Ku PM/Scl Ro RNPs U1 snrnp

8 Autoantikörper bei Myositis Diagnostische und prognostische Marker Ghirardello A, Doria A. Autoimmunity 2006 Gesamt PM DM n=99 n=39 n=40 Anti-Jo Anti-ARS non Jo % Anti-Mi Anti-SRP % Anti-Ku Anti-PM/Scl Anti-U1RNP Anti-Ro/SSA

9 Nachweis von Polymyositis Antikörpern mittels Dot/Line Blots AlphaDia, D-tek, Euroimmun, Orgentec Antigene trna Synthetasen: Jo-1, PL-7, PL-12 Mi-2 SRP PM/Scl Ku Probleme Qualitativer Test (Cut-off nicht genau definierbar) Keine Referenzseren Ergebnis stimmt nicht immer mit IIF überein Bestätigende Tests (Immunoblot, ELISA) selten möglich Lösung (vorläufig) Testsysteme von zwei Herstellern verwenden

10 Autoantikörper zur Frühdiagnostik der Rheumatoiden Arthritis Nell et al, Ann Rheum Dis 2005 Krankheitsdauer <3 Monate Aggressive Verlaufsform RF>50 45% ACPA 41% RA33 28% Milde Verlaufsform RF und/oder ACPA: 58% RF und/oder ACPA und/oder anti-ra33: 70%

11 Identifizierung neuer Autoantigene mittels Protein Macro-Arrays Karl Skriner, Charité, Berlin Filter mit ca humanen Proteinen Sera von RA PatientInnen und Gesunden Picking robot High-throughput PCR Spotting robot PCR product spotting Liquid culture spotting PCR DNA Filter DNA Filter Protein Filter

12 RA Autoantikörper Screen Präliminäre Daten 187 verschiedene Proteine von gepoolten RA Seren erkannt Nukleinsäure bindende Proteine 48 % Enzyme 9 % Signaltransduktionsproteine 5 % Andere mit bekannter Funktion 23 % Andere mit unbekannter Funktion 15 % Welche sind wirklich relevant? Spezifität und Sensitivität?

13 Identifizierung neuer Autoantigene durch proteomische Methoden Goeb et al, Arthritis Res Ther PatientInnen mit Früh-RA und 70 Kontrollen Zweidimensionale Immunoblots (Gesamtzellextrakte) Candidate Antigen RA sera (%) HnRNP A2/B1 (RA33) 28 Aldolase 34 Phosphoglycerate kinase 1 4 Alpha-Enolase 48 Calreticulin 8 Heat shock protein Stress-induced phosphoprot 1 10 FUSE-BP1 13 FUSE-BP2 36 BiP 8

14 Gleichzeitige Detektion vieler Antikörper Luminex Bead Technologie microspheres (5.6 μm) 718nm covalent coupling mixing of of antigens microspheres 658nm serum + anti-ig-pe bead specific histogram flow cytometer

15 Gleichzeitige Detektion vieler Antikörper Autoantikörper Microarray ( RheumaChip ) Johan Rönnelid, Universität Uppsala in Zusammenarbeit mit PhaDia im Rahmen des EU-geförderten Rheumaforschungs-Netzwerks AutoCure Standard glass slide Several arrays per chip Hundres of features (antigens) per array Microscopic dimensions < 300 picogram antigen per spot 2 µl serum / test

16 Der RheumaChip Arbeitsanleitung Prepare serum Incubate sample Stain with SAb Wash Duration: 3 hours Scan biochip Analyse images Create report Wash Duration: 10 min

17 RheumaChip Validierung von Anti-CCP n= 132 Rho= p<0.0001

18 RheumaChip Validierte Antigene-September 2010 Validiert CCP-1 Enolase CEP-1 Fibrinogen 36 Fibrinogen 573 Fibrinogen 591 Vimentin 60 Vimentin 2 In progress: RA33 Collagen type II CII-Peptides including citrullinated analogues Enolase CEP-11

19 Autoimmun-Diagnostik Heute & Morgen Identifizierung neuer Autoantigene Entwicklung von Multiparameter-Assays Definierung von Autoantikörpermustern ( pattern ) mit diagnostischem bzw. prognostischem Wert Prä-Diagnostik